心墙土石坝水利枢纽工程毕业设计计算书

心墙土石坝水利枢纽工程毕业设计计算书内容摘要：

渗透比降； 渗流计算应包括以下水位组合情况： １．上游正常蓄水位与 下游相应的最低水位 ２．上游设计水位与下游相应的水位 3. 上游校核水位与下游相应水位 计算方法 选择水力学方法解决土坝渗流问题。 根据坝体内部各部分渗流状况的特点，将坝体分为若干段，应用达西定律近似解土坝渗流问题。 计算中假定任一铅直过水断面内各点的渗透坡降相等。 计算简图见图 641。 通过防渗体流量： qⅠ =K(H2H12)/2δ + K2(HH1)T/D 通过防渗体后的流量： qⅡ =K1(H12T12)/2L1 + KT(H1T1)T/(L+) 假设： 1） 不考虑防渗体上游侧坝壳损耗水头的作用； 2）由于砂砾料渗透系数较大，防渗体又损耗了大部分水头，逸出水与下游水位水利水电工程专业毕业设计 19 相差不是很大，认为不会形成逸出高度； 3）对于岸坡断面，下游水位在坝底以下，水流从上往下流时由于横向落差，此时实际上不为平面渗流，但计算仍按平面渗流计算，近似认为下游水位为零。 由于河床冲积层的作用，岸坡实际不会形成逸出点，计算时假定浸润线末端即为坝趾。 计算断面与计算情况 对河床中间断面Ⅰ Ⅰ以及左右岸坡段各一断面Ⅱ Ⅱ、Ⅲ Ⅲ三个典型断面进行渗流计算，计算按正常蓄水，设计洪水和校 核洪水三种情情况进行。 Ⅰ Ⅰ断面： 混凝土防渗墙河床冲积层ⅠⅠ 剖面图 （ 1）正常蓄水位与相应下游水位 正常蓄水位 下游相应的最低水位为 K= 610 cm/s, K2= 710 cm/s K1= 102 cm/s KT 取 102 cm/s T1= T=32m D= H= δ = 2 下上   = L1= L= 1q = )( 2128   +   19   2q = 32)( )(102 142214     由 1q = 2q 计算得： q = 610 msm .3 , 1H = 图 41 II 剖面图 心墙土石坝水利枢纽工程设计 20 （ 2）设计水位与下游相应的水位 H= T1= L1= L= 1q = )( 2128    +   19   2q = 32)( )(102 142214     由 1q = 2q 计算得： q =  610 msm .3 , 1H = （ 3）校核水位与下游相应水位 H= T1=5m L1= L= 1q = )( 2128    +   19   2q = 32)5H( )5H(102 142214     由 1q = 2q 计算得： q =  610 msm .3 , 1H = Ⅱ Ⅱ断面： ⅡⅡ 剖面图 上游坝底高程取在 2752m 处，下游坝底高程取在 2805m 处，经简化近似等效为上下游坝底高程均在 2790m，坝与地基的接触面近似为一水平面，覆盖层深 28m。 （ 1）正常蓄水位与相应下游水位 K= 610 cm/s, K2= 710 cm/s K1= 102 cm/s KT 取 图 42 IIII 剖面图 水利水电工程专业毕业设计 21 102 cm/s T1=0m T=28m D= H= δ =2 下上  = L1= L=115m 1q = )( 2128    +   19   2q = H102 14214    由 1q = 2q 计算得： q =  610 msm .3 , 1H = （ 2）设计水位与下游相应的水位 H= L1= L=115m 1q = )( 2128    +   19   2q = H102 14214    由 1q = 2q 计算得： q =  610 msm .3 , 1H = （ 3）校核水位与下游相应水位 H= L1= L=115m 1q = )( 2128    +   19   2q = H102 14214    由 1q = 2q 计算得： q =  610 msm .3 , 1H = Ⅲ Ⅲ断面： 心墙土石坝水利枢纽工程设计 22 ⅢⅢ 剖面图 上游坝底高程取在 2790m 处，下游坝底高程取在 2765m 处，经简化近似等效为上下游坝底高程均在 2775m，坝与地基的接触面近似为一水平面，覆盖层深 18m。 （ 1）正常蓄水位与相应下游水位 K= 610 cm/s, K2= 710 cm/s K1= 102 cm/s KT 取 102 cm/s T1=0m T=18m D= H= δ =2 下上  = L1= L= 1q = )( 2128    +   H53 .8101 19   2q = .352 H102 14214    由 1q = 2q 计算得： q =  610 msm .3 , 1H = （ 2）设计水位与下游相应的水位 H= L1= L= 1q = )( 2128    +   19   2q = .352 H102 14214    图 43 IIIIII 剖面图 水利水电工程专业毕业设计 23 由 1q = 2q 计算得： q =  610 msm .3 , 1H = （ 3）校核水位与下游相应水位 H= L1= L= 1q = )( 2128    +   19   2q = .352 H102 14214    由 1q = 2q 计算得： q =  610 msm .3 , 1H = 结果整理如下： 表 41 渗流计算结果汇总表 计算情况 计算项目 正常蓄水位 设计洪水位 校核洪水位 上游水深（ m） Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 下游水深（ m） Ⅰ Ⅰ 5 Ⅱ Ⅱ 0 0 0 Ⅲ Ⅲ 0 0 0 逸出水深（ m） Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 渗流量（ 106 m3/s m） Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 总渗流量 Q （ m3/d） 逸出点坡降计算 用流网法可准确求出渗流区任一点的渗透压力、渗透坡降和渗流量。 绘制等势线和流网时，两者互相正交，并且分割的网格大致长宽相等。 以 II断面为例，各种工况下渗流逸出点坡降计算成过如表 42 表 42 逸出点渗透坡降成果表 心墙土石坝水利枢纽工程设计 24 断 面 II 工况 正常蓄水位 设计洪水位 校核洪水位 坡降 J Ⅰ Ⅰ断面（ 2750 高程） 正 常 蓄 水 位 情 况 : △ h=, △ l=,i= △ h/ △l=设计水位情况 :△ h=, △ l=5m,i=△ h/△ l=校核洪 水位 情况 ：△ h=，△ l= ， i=△ h/△l=溢出水深27 52 .4 13溢出水深27 55 .0 3 图 44 水利水电工程专业毕业设计 25 第五节 稳定分析 土石坝在自重、水荷载、渗透压力和地震荷载等作用下，若剖面尺寸不当或坝体、坝基土料的抗剪强度不足，坝体或坝体连同坝基有可能发生失稳。 本设计中的稳定分析，主要指边坡的抗滑稳定。 稳 定分析计算的目的在于分析坝坡在各种不同工作条件下可能产生的失稳形式，校核其稳定性。 计算方法 采用折线滑动法，认为折点在水位附近，并假设滑动面只在坝壳中，而防渗体不连同坝壳一起滑动，如图所示。 滑动面上的抗剪强度利用充分程度应该是一样的，其安全系数表达方式为： tgφ i = tg(φ i)/KC 式中： KC即为安全系数，（ φ i）为试验得到的抗剪强度指标。 166。 Θ1αφ166。 Θ3 β非粘性土坡稳定计算图166。 Θ2 计算中把滑动土体 ABC 分成两个滑块， P 为滑面 BD 上 的作用力。 计算时先假设不同的安全系数 KC，从滑块 BCD 平衡条件中求出 P，然后将其作用在 ABD 上，看它是否与 G R2 等平衡，如不平衡则重新假定安全系数，重复上述步骤，直到平衡为止，此时的 KC即为该滑动面的安全系数。 在上述计算中α、φ、β是任意假定的。 设计中为简化程序起见，还进行了以下假定： 1）滑动面的折点在水位处； 2）滑面 BD 铅直； 3）将上下游变坡等效成一均匀坡。 这些假定会对计算结果的精确度产生一定影响，但总体影响不是太大，近似计算中可以忽略。 计算程序流程 稳定计算的 程序如下： 图 51 非粘性土坡稳定计算图 心墙土石坝水利枢纽工程设计 26 Option Explicit Private Sub Command1_Click() Dim g1, g2, p1, p2, α, β, φ As Double Dim x1, y1, x2, y2, x3, y3, x4, y4, x5, y5, x6, y6, gan, hu, h1, xh1, xh2, xh3, xa, ya, xb, yb, xc, yc As Single Dim xd, yd, xd2, xb0, kk(), kc, k, ppp, temp, xa1, xa2 As Single Dim i, j, ii, jjj, m, n, iii As Integer Dim sss1, sss2, sss3, sss4, p, pp, pd1 As Double, pd2 As Double Dim f1, f2, f3, fi1, fi2, fi3, θ1, θ2, θ3, kh1 As Double, kh2 As Double Dim xxa, yya, xxb, yyb, xxc, yyc As Single x1 = 0: y1 = 0 39。 定义坐标，并输入土坝轮 廓 x2 = : y2 = 0 x3 = 135: y3 = 45 x4 = 137: y4 = 45 x5 = : y5 = 86 x6 = : y6 = 86 gan = θ 1 = : θ2 = θ3 = θ1 h1 = Val() If h1 = 45 Then temp = MsgBox(请输入合法水位。 水位必须大于 25，小于 ) If = True Then hu = Else hu = End If For i = 0 To 27 39。 选定一个 滑块终止 A 点 xa = x1 + 5 * i ya = xa / 3 For j = 0 To 6 39。 选定一个滑块起始 C 点 xc = x5 + * j yc = y5 水利水电工程专业毕业设计 27 For m = 0 To 25 39。 选定一个滑块转折 B点 xb = + 4 * m For。